ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Fale i optykaklasa 2 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/2/fizyka/dzwiek-i-efekt-dopplera/

Fizyka · Fale i optyka · kl. 2

Dźwięk i efekt Dopplera

Syrena karetki brzmi wyżej, gdy pojazd jedzie w twoją stronę, i niżej, gdy odjeżdża – to efekt Dopplera, a żeby go zrozumieć, zacznij od tego, czym jest dźwięk.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Dźwięk – fala podłużna

  • Dźwięk to mechaniczna fala podłużna: cząstki ośrodka drgają wzdłuż kierunku jej biegu, tworząc zagęszczenia i rozrzedzenia. Potrzebuje ośrodka (gazu, cieczy, ciała stałego), więc w próżni się nie rozchodzi.
  • Oznaczenia: v – prędkość dźwięku [m/s]; s – droga [m]; t – czas [s]; f – częstotliwość [Hz].
  • Prędkość dźwięku w powietrzu to ok. 340 m/s (rośnie z temperaturą, w 20 °C ok. 343 m/s), w wodzie ok. 1500 m/s, w stali ok. 5000–6000 m/s.
  • Przykład (burza). Dane: między błyskiem a grzmotem mija t = 6 s, v = 340 m/s.
  • Wzór: s = v · t.
  • Obliczenia: s = 340 m/s · 6 s = 2040 m.
  • Odpowiedź: burza jest ok. 2 km od ciebie (błysk widzisz praktycznie od razu, bo światło jest prawie milion razy szybsze).

2Wysokość i głośność

  • Człowiek słyszy dźwięki o częstotliwościach od ok. 20 Hz do ok. 20 kHz. Niższe to infradźwięki, wyższe – ultradźwięki (np. USG, echolokacja nietoperzy).
  • Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości: im większa f, tym wyższy dźwięk.
  • Głośność wiąże się m.in. z natężeniem fali – energią, którą fala przenosi w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni [W/m²]. Większa amplituda drgań oznacza większe natężenie i głośniejszy dźwięk o tej samej wysokości.
Sprawdź, czy rozumiesz

Grzmot słyszysz 3 s po błysku. Jak daleko jest burza (v = 340 m/s)?

3Efekt Dopplera

Zapamiętaj

Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości odbieranej przez obserwatora, gdy źródło i obserwator zbliżają się do siebie lub oddalają. Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, przy oddalaniu maleje.

źródłovobserwator Af mniejszaobserwator Bf większa
Źródło dźwięku porusza się w prawo: przed nim czoła fal są zagęszczone (większa odbierana f), za nim rozsunięte (mniejsza f)
  • Poruszające się źródło „dogania” własne fale z przodu, więc kolejne czoła docierają do obserwatora częściej; z tyłu są rozsunięte.
  • Efekt dotyczy też fal elektromagnetycznych: radar drogowy mierzy prędkość auta ze zmiany częstotliwości odbitych fal, a światło oddalających się galaktyk jest przesunięte ku czerwieni, czyli ku mniejszym częstotliwościom.
Uwaga na błąd

„zbliżające się źródło wysyła wyższy dźwięk”

Źródło nadaje stale tę samą częstotliwość; zmienia się częstotliwość odbierana przez obserwatora.

✎Ściąga: Dźwięk i efekt Dopplera

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości odbieranej przez obserwatora, gdy źródło i obserwator zbliżają się do siebie lub oddalają. Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, przy oddalaniu maleje.
  • Dźwięk to mechaniczna fala podłużna: cząstki ośrodka drgają wzdłuż kierunku jej biegu, tworząc zagęszczenia i rozrzedzenia. Potrzebuje ośrodka (gazu, cieczy, ciała stałego), więc w próżni się nie rozchodzi.
  • Oznaczenia: v – prędkość dźwięku [m/s]; s – droga [m]; t – czas [s]; f – częstotliwość [Hz].
  • Przykład (burza). Dane: między błyskiem a grzmotem mija t = 6 s, v = 340 m/s.
  • Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości: im większa f, tym wyższy dźwięk.
  • Głośność wiąże się m.in. z natężeniem fali – energią, którą fala przenosi w ciągu 1 s przez 1 m² powierzchni [W/m²]. Większa amplituda drgań oznacza większe natężenie i głośniejszy dźwięk o tej samej wysokości.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Syrena karetki, która się do ciebie zbliża, brzmi

    1. Awyżej niż wtedy, gdy karetka stoi
    2. Btak samo jak wtedy, gdy karetka stoi
    3. Cniżej niż wtedy, gdy karetka stoi
    4. Dciszej, ale tak samo wysoko
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: wyżej niż wtedy, gdy karetka stoi – Przy zbliżaniu odbierana częstotliwość rośnie, więc słyszysz wyższy dźwięk.

  2. Od czego zależy wysokość dźwięku?

    1. AOd częstotliwości
    2. BOd prędkości dźwięku w ośrodku
    3. COd czasu trwania dźwięku
    4. DOd amplitudy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Od częstotliwości – Większa częstotliwość oznacza wyższy dźwięk; amplituda wiąże się z głośnością.

  3. W którym ośrodku dźwięk się nie rozchodzi?

    1. AW wodzie
    2. BW próżni
    3. CW stali
    4. DW powietrzu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: W próżni – Dźwięk jest falą mechaniczną i potrzebuje ośrodka materialnego, a w próżni go nie ma.

  4. Grzmot słyszysz 3 s po błysku. Jak daleko jest burza (v = 340 m/s)?

    1. Aok. 340 m
    2. Bok. 113 m
    3. Cok. 3 km
    4. Dok. 1020 m
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: ok. 1020 m – s = v · t = 340 m/s · 3 s = 1020 m; światło błysku dociera praktycznie natychmiast.

  5. Dźwięki o częstotliwości poniżej 20 Hz nazywamy

    1. Aultradźwiękami
    2. Bhiperdźwiękami
    3. Cszumami
    4. Dinfradźwiękami
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: infradźwiękami – Poniżej zakresu słyszalnego są infradźwięki, a powyżej ok. 20 kHz – ultradźwięki.

  6. Źródło dźwięku oddala się od obserwatora. Odbierana częstotliwość jest

    1. Arówna zero
    2. Brówna częstotliwości źródła
    3. Cmniejsza od częstotliwości źródła
    4. Dwiększa od częstotliwości źródła
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: mniejsza od częstotliwości źródła – Przy oddalaniu kolejne czoła fal docierają rzadziej, więc obserwator odbiera mniejszą częstotliwość.

  7. Co oznacza przesunięcie ku czerwieni światła odległych galaktyk?

    1. AGalaktyki oddalają się od nas
    2. BGalaktyki zbliżają się do nas
    3. CGalaktyki zawierają głównie czerwone gwiazdy
    4. DŚwiatło jest pochłaniane przez pył
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Galaktyki oddalają się od nas – Oddalanie się źródła zmniejsza odbieraną częstotliwość, czyli przesuwa widmo ku czerwieni.

  8. Jak zmieni się dźwięk, gdy amplituda drgań źródła wzrośnie, a częstotliwość pozostanie ta sama?

    1. ABędzie wyższy
    2. BBędzie niższy i cichszy
    3. CBędzie głośniejszy, tak samo wysoki
    4. DNie zmieni się
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Będzie głośniejszy, tak samo wysoki – Większa amplituda to większe natężenie fali, czyli głośniejszy dźwięk; wysokość zależy od niezmienionej częstotliwości.

Cały dział „Fale i optyka”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 2